JP6857596B2

JP6857596B2 - タイヤ

Info

Publication number: JP6857596B2
Application number: JP2017236139A
Authority: JP
Inventors: 健太郎溝谷; 倫央大川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: EP3722106B1; WO2019111584A1; US11679628B2; US20210031564A1; CN111448076A; EP3722106A4; EP3722106A1; JP2019104260A

Description

本発明は、タイヤに関する。

補強コードを被覆樹脂で被覆してなる樹脂被覆コードを、樹脂材料を用いて構成されたタイヤ骨格部材の外周に螺旋状に巻いて接合したベルト層を有するタイヤが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−２１０４８７号公報

上記した従来例では、タイヤ骨格部材の外周（巻付け面）に樹脂被覆コードを接合する際に、樹脂被覆コードの貼付面側、及びタイヤ骨格部材の外周に熱風を吹き当てて、該熱風が吹き当てられた部分を溶融させている。そして、樹脂被覆コードを押付ローラによりタイヤ骨格部材の外周に押し付けて、タイヤ骨格部材の外周に樹脂被覆コードを溶着している。

しかしながら、樹脂被覆コードを螺旋巻きする際に一定ピッチで巻いて行くと、樹脂被覆コードの製造上のばらつきにより樹脂被覆コードの幅が小さくなった部分で、互いに隣接する樹脂被覆コードの樹脂間に隙間が形成されることが考えられる。また、巻付け対象の軸方向に沿った断面において、巻付け面が円弧状等である場合、径差により互いに隣接する樹脂被覆コードの樹脂間に段差が形成され、隙間が形成され易くなると考えられる。このように樹脂間に隙間が形成されると、樹脂同士の溶着が不十分となることが懸念される。

一方、樹脂被覆コードを、樹脂と接着し難い金属等の巻付け面に螺旋状に巻き、互いに隣接する樹脂被覆コードの樹脂同士を溶着させたものを巻付け面から取り外して、ベルト等の環状のタイヤ構成部材を製造することがある。この場合、巻付け面に樹脂被覆コードの樹脂が溶着されないため、互いに隣接する樹脂被覆コードの樹脂同士の溶着が不十分であると、タイヤ構成部材を用いたタイヤにおいて、耐久性の確保が難しくなると考えられる。

本発明は、樹脂被覆コードを螺旋巻きしてなるタイヤ構成部材を有するタイヤの耐久性を向上させることを目的とする。

第１の態様に係るタイヤは、側面に突起が形成された樹脂で補強コードを被覆して構成された樹脂被覆コードが螺旋状に巻かれ、互いに隣接する一方の前記樹脂被覆コードの前記樹脂と他方の前記樹脂被覆コードの前記樹脂とが一体的に接合された環状のタイヤ構成部材を有し、前記樹脂の側面には突起が形成されている。

互いに隣接する一方の樹脂被覆コードの樹脂と、他方の樹脂被覆コードの樹脂とを溶融させて接合する際に、該樹脂の側面に形成された突起が速やかに溶融する。溶融した樹脂が、互いに隣接する樹脂間に流れ込むことで、隙間の形成が抑制されている。したがって、樹脂被覆コードに製造上のばらつきがあっても、互いに隣接する樹脂被覆コード同士の接合が安定する。

第２の態様は、第１の態様に係るタイヤにおいて、前記タイヤ構成部材が、タイヤ骨格部材の外周に配置されるベルトである。

このタイヤでは、タイヤ構成部材がベルトであるので、タイヤ外周部の耐久性が向上する。

第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に係るタイヤにおいて、前記タイヤ構成部材が、ビード部に埋設されるビードコアである。

このタイヤでは、タイヤ構成部材がビードコアであるので、ビード部の耐久性が向上する。

本発明に係るタイヤによれば、樹脂被覆コードを螺旋巻きしてなるタイヤ構成部材を有するタイヤの耐久性を向上させることができる。

本実施形態に係るタイヤについて、タイヤ赤道面の片側を示す断面図である。本実施形態に係るタイヤについて、ベルト部分の構造を示す拡大断面図である。コアの外周に樹脂被覆コードを巻き付けてベルトを製造する工程を示す断面斜視図である。押付ローラにより、樹脂被覆コードをコアの外周に押し当てる状態を示す側面図である。コアの外周に押し当てられた樹脂被覆コードと、次に押し当てられる樹脂被覆コードを示す断面図である。押付ローラにより、樹脂被覆コードをコアの外周に押し当てる状態を示す断面図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、樹脂被覆コードの変形例を示す断面図である。樹脂被覆コードの変形例を示す断面図である。コアの外周に樹脂被覆コードを巻き付けてビードコアを製造する工程を示す断面斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図面において、矢印Ｃ方向はタイヤ周方向を示し、矢印Ｒ方向はタイヤ径方向を示し、矢印Ｗ方向はタイヤ幅方向を示す。タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸（図示せず）と直交する方向を意味する。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を意味する。タイヤ幅方向をタイヤ軸方向と言い換えることもできる。図面において、ＣＬはタイヤ赤道面を示す。

各部の寸法測定方法は、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）が発行する２０１７年度版ＹＥＡＲＢＯＯＫに記載の方法による。使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は、各々の規格に従う。

（タイヤ）
図１において、本実施形態に係るタイヤ１０は、例えば、円環状のビードコア１１が埋設された一対のビード部１２と、ビード部１２のタイヤ径方向外側に連なるサイド部１３と、タイヤ幅方向の両側のサイド部１３を連結するクラウン部１４とを有している。

ビードコア１１は、ビードコード（図示せず）で構成されている。このビードコードは、スチールコード等の金属コード、有機繊維コード、樹脂被覆した有機繊維コード、または硬質樹脂などで構成される。なお、ビード部１２の剛性を十分に確保できれば、ビードコア１１自体を省略してもよい。

サイド部１３は、タイヤ１０の側部を形成し、ビード部１２からクラウン部１４に向かってタイヤ軸方向外側に凸となるように緩やかに湾曲している。クラウン部１４は、そのタイヤ径方向外側に配設されるトレッド１５の支持部である。

一対のビード部１２間には、ビードコア１１に巻き掛けられたカーカスプライ１６が跨っている。カーカスプライ１６は、タイヤ骨格部材の一例であり、例えばタイヤ周方向に並べられたコード（図示せず）をゴム被覆して構成されている。なお、タイヤ骨格部材はカーカスプライ１６に限られず、樹脂材料により構成されるものであってもよい。樹脂製のタイヤ骨格部材には、補強材（高分子材料や金属製の繊維、コード、不織布、織布等）を適宜埋設配置してもよい。

（ベルト）
図１、図２において、タイヤ１０は、タイヤ構成部材としての環状のベルト２０を有している。このベルト２０は、カーカスプライ１６の外周に配置されている。図３から図６において、ベルト２０は、補強コード２４を熱可塑性の樹脂２６で被覆して構成された樹脂被覆コード２８が螺旋状に巻かれ、タイヤ軸方向に互いに隣接する一方の樹脂被覆コード２８の樹脂２６と他方の樹脂被覆コード２８の樹脂２６とが一体的に接合されている。具体的には、図５、図６において、タイヤ軸方向に互いに隣接する一方の樹脂被覆コード２８の樹脂２６の側面２６Ｃと、他方の樹脂被覆コード２８の樹脂２６の側面２６Ｄとが、熱溶着により一体的に接合されている。側面２６Ｃ，２６Ｄは、樹脂被覆コード２８が螺旋状に巻かれる際に相対する。

樹脂２６の側面２６Ｃは、タイヤ径方向外側を向くように、タイヤ径方向に対して傾斜している。一方、側面２６Ｄは、タイヤ径方向内側を向くように、タイヤ径方向に対して傾斜している。側面２６Ｃ，２６Ｄは、互いに略平行に配置されている。つまり、樹脂２６のタイヤ軸方向の断面形状が、略平行四辺形となっている。なお、側面２６Ｃ，２６Ｄが平行でなく、タイヤ径方向に対する傾斜角度が互いに異なっていてもよい。

樹脂被覆コード２８における樹脂２６の側面２６Ｃ，２６Ｄには、例えば突起３０が１箇所ずつ形成されている。突起３０は、樹脂被覆コード２８の長手方向に、例えば連続的に形成されている。タイヤ径方向における突起３０の位置は、側面２６Ｃ，２６Ｄの略中央である。また、突起３０の体積が、樹脂２６の全体の体積に占める割合はごくわずかである。更に、突起３０の断面形状は、先細りとなる例えば略三角形とされている。このように、突起３０の体積を比較的小さくし、断面形状を先細りとすることで、樹脂被覆コード２８同士を熱溶着する際に、突起３０をいち早く溶融させ、側面２６Ｃ，２６Ｄの溶融を促すことが可能となっている（図５）。
なお、突起３０の断面形状は、略三角形に限られず、台形状でも半円形状等、他の形状であってもよい。樹脂２６の溶融を早くし、樹脂被覆コード２８間の隙間を埋めることが可能であれば、突起３０の断面形状は問わない。

樹脂２６同士の接合の後、接合部分での突起３０の形状は失われるが、図２に示されるように、ベルト２０のタイヤ軸方向端部に位置する樹脂被覆コード２８の樹脂２６には、熱溶着に使用されなかった突起３０が残存する。

カーカスプライ１６の外周には、樹脂被覆コード２８の樹脂２６のタイヤ径方向の内側面２６Ａが接合されている。樹脂２６のタイヤ径方向の外側面２６Ｂには、クッションゴム（図示せず）を介してトレッド１５が接合されている。内側面２６Ａと外側面２６Ｂは、互いに略平行に形成されている。

（樹脂被覆コードの変形例）
樹脂被覆コード２８の樹脂２６に設けられる突起３０が設けられる位置は、側面２６Ｃ，２６Ｄの双方に限られず、図７（Ａ）に示されるように、例えば側面２６Ｄのみであってもよい。また、突起３０が設けられる位置は、側面２６Ｃ，２６Ｄのタイヤ径方向の略中央に限られず、図７（Ｂ）に示されるように、側面２６Ｃ，２６Ｄで互い違いになっていてもよい。

樹脂２６のタイヤ軸方向の断面形状は、略平行四辺形に限られず、図７（Ｃ）、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示される形状であってもよい。図７（Ｃ）に示される例では、樹脂２６の断面形状が略長方形となっている。

図８（Ａ）に示される例では、樹脂２６の側面２６Ｃ、２６Ｄが、相互に嵌まり合う段差状に形成されている。具体的には、側面２６Ｃに凸部３４が設けられ、側面２６Ｄに該凸部３４と嵌合可能な形状の凹部３５が設けられている。凸部３４と凹部３５は、例えばそれぞれ平行四辺形とされている。これにより、側面２６Ｃ及び凸部３４と、側面２６Ｄ及び凹部３５とは、樹脂被覆コード２８の中心Ｏに対して点対称に配置されている。突起３０は、例えば側面２６Ｃと凹部３５にそれぞれ設けられている。

図７（Ｂ）に示される例では、樹脂２６の側面２６Ｃ、２６Ｄが、点対称の配置ではないものの、相互に嵌まり合う弧状に形成されている。一例として、側面２６Ｃは凹状に形成され、側面２６Ｄは凸状に形成されている。なお、側面２６Ｃを凸状とし、側面２６Ｄを凹状としてもよい。突起３０は、例えば側面２６Ｃ，２６Ｄにそれぞれ設けられている。

図７（Ｃ）に示される例では、樹脂２６の側面２６Ｃ、２６Ｄが、変曲点を有し相互に嵌合可能な曲線状に形成されており、かつ樹脂被覆コード２８の中心Ｏに対して点対称に配置されている。突起３０は、例えば側面２６Ｃ，２６Ｄの変曲点に相当する位置にそれぞれ設けられている。

図７（Ｄ）に示される例では、樹脂２６の側面２６Ｃ、２６Ｄが、点対称の配置ではないものの、タイヤ軸方向の引張に対して相互に係合する形状に形成されている。具体的には、側面２６Ｃに係合突起３６が設けられ、側面２６Ｄに該係合突起３６とタイヤ軸方向に係合可能な形状の係合凹部３７が設けられている。換言すれば、側面２６Ｃ、２６Ｄがアンカー形状とされている。突起３０は、例えば側面２６Ｄと係合凹部３７にそれぞれ設けられている。

なお、樹脂２６に被覆される補強コード２４の数は２本に限られず、３本以上であってもよい。また、樹脂２６に被覆される補強コード２４の数を１本としてもよい（図８（Ａ），（Ｃ））。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図５において、本実施形態に係るタイヤ１０では、樹脂被覆コード２８を螺旋巻きして、互いに隣接する一方の樹脂被覆コード２８の樹脂２６と、他方の樹脂被覆コード２８の樹脂２６とを溶融させて接合する際に、該樹脂２６の側面２６Ｃ，２６Ｄに形成された突起３０が速やかに溶融する。溶融した樹脂２６の一部が、互いに隣接する樹脂２６間に流れ込むことで、隙間の形成が抑制される。したがって、樹脂被覆コード２８に製造上のばらつきにより巻付けピッチが大きくなっても、隙間の形成を抑制でき、互いに隣接する樹脂被覆コード２８同士の接合が安定する。つまり、巻付けピッチについてのロバスト性が向上する。

樹脂被覆コード２８の断面を平行四辺形とすると、断面が長方形の場合よりも側面２６Ｃ，２６Ｄの接着面積が大きくなり、接着性が向上する。

タイヤ軸方向断面において、樹脂被覆コード２８を湾曲面に巻き付けて行く場合、互いに隣接する側面２６Ｃ，２６Ｄの間隔が径方向外側に向けてＶ字形が広がるが、そのような場合でも、突起３０が溶融することで、隙間の形成を抑制できる。

このように樹脂被覆コード２８を螺旋巻きしてなるベルト２０を、カーカスプライ１６の外周に配置することにより、タイヤ外周部の耐久性を向上させることができる。

（ビードコア）
樹脂被覆コード２８を螺旋巻きしてなるタイヤ構成部材は、ベルト２０に限られず、ビード部１２に埋設されるビードコア１１であってもよい。図９に示される例では、ビードコア１１は、１本の補強コード２４が例えば断面略正方形の樹脂２６で被覆された樹脂被覆コード２８を用いている。この樹脂被覆コード２８を、例えば金属製の円環状のコア３２の外周に、例えば３周ずつ３段に巻き付けて、樹脂２６同士を互いに溶着した後、コア３２から取り外すことで、円環状のビードコア１１が構成される。樹脂２６は、タイヤ軸方向に互いに隣接する部分と、タイヤ径方向に互いに隣接する部分でそれぞれ接合される。

この例でも、樹脂２６同士の接合の後、接合部分での突起３０の形状は失われるが、ビードコア１１のタイヤ軸方向端部に位置する樹脂被覆コード２８の樹脂２６には、熱溶着に使用されなかった突起３０が残存する。このビードコア１１は、タイヤ１０のビード部１２（図１）に埋設して用いることができる。このようなビードコア１１を用いることで、ビード部１２の耐久性が向上する。

（ベルトの製造方法）
次に、タイヤ骨格部材がカーカスプライ１６である場合を考慮して、円環状のベルト２０を製造する方法について説明する。この場合、樹脂被覆コード２８の巻付け面として、円筒状のコア３２が用いられる。コア３２の外周（巻付け面）は、例えば金属で構成されている。コア３２の外周は、断面直線状であってもよく、また断面曲線状であってもよい。更には、コア３２の外周が、断面直線状の部分と、曲線状の部分を組み合わせて構成されていてもよい。

まず、コア３２の外周に樹脂被覆コード２８を巻き付ける工程について説明する。まず、コア３２を回転可能に支持する支持装置（図示せず）に該コア３２を取り付け、図３に示されるように、コア３２の外周近傍にコード供給装置４０、加熱装置５０、押付器としての押付ローラ６０、及び冷却器としての冷却ローラ７０を移動させる。

コード供給装置４０は、樹脂被覆コード２８を巻き付けたリール４２と、ガイド部材４４とを含んで構成されている。ガイド部材４４は、リール４２から巻き出された樹脂被覆コード２８をコア３２の外周に案内するための部材である。ガイド部材４４は筒状とされ、内部を樹脂被覆コード２８が通過するようになっている。また、ガイド部材４４の口部４６からは、コア３２の外周に向かって樹脂被覆コード２８が送り出される。

図４において、加熱装置５０は、熱可塑性樹脂に熱風Ｈを吹き当てて、吹き当てた部分を加熱し溶融させるものである。この熱風Ｈが吹き当てられる箇所は、コア３２の外周に押し当てられる樹脂被覆コード２８の樹脂２６の内側面２６Ａである。樹脂被覆コード２８がコア３２の外周に１周以上巻き付けられ、該外周に押し当てられた樹脂被覆コード２８が存在する場合、樹脂２６の側面２６Ｃ，２６Ｄ（図５）に対しても熱風Ｈが吹き当てられる。

加熱装置５０は、電熱線（図示せず）で加熱した空気をファン（図示せず）で発生させた気流で吹出し口５２から吹き出すようになっている。なお、加熱装置５０の構成は、上記構成に限定されず、熱可塑性樹脂を加熱溶融できれば、どのような構成であってもよい。例えば、溶融させる箇所に熱鏝を接触させて接触部分を加熱溶融させてもよい。また、溶融させる箇所を、輻射熱で加熱溶融させてもよく、赤外線を照射して加熱溶融させてもよい。

図４において、押付ローラ６０は、樹脂被覆コード２８をコア３２の外周に押し付けるものであり、押付力Ｆを調整できるようになっている。また、押付ローラ６０のローラ表面には、溶融状態の樹脂材料の付着を防ぐための加工が施されている。そして、押付ローラ６０は、回転自在となっており、樹脂被覆コード２８をコア３２の外周に押し付けている状態では、コア３２の回転方向（矢印Ａ方向）に対して従動回転（矢印Ｂ方向）するようになっている。

図３において、冷却ローラ７０は、押付ローラ６０よりもコア３２の回転方向（矢印Ａ方向）下流側に配置されている。この冷却ローラ７０は、樹脂被覆コード２８をコア３２の外周に押し付けつつ、樹脂被覆コード２８及びこの樹脂被覆コード２８を介してコア３２側を冷却するものである。また、冷却ローラ７０は、押付ローラ６０と同様に、押付力を調整でき、かつ、ローラ表面に溶融状態の樹脂材料の付着を防ぐための加工が施されている。更に、冷却ローラ７０は、押付ローラ６０と同様に回転自在となっており、樹脂被覆コード２８をコア３２の外周に押し付けている状態では、コア３２の回転方向（矢印Ａ方向）に対して従動回転するようになっている。また、冷却ローラ７０は、ローラ内部を液体（例えば、水など）が流通するようになっており、この液体の熱交換により、ローラ表面に接触した樹脂被覆コード２８を冷却することができる。なお、溶融状態の樹脂材料を自然冷却させる場合には、冷却ローラ７０を省略してもよい。

図３に示されるように、コア３２の外周に樹脂被覆コード２８を巻き付ける際には、タイヤ支持装置（図示せず）に取り付けたコア３２を矢印Ａ方向に回転させると共に、コード供給装置４０の口部４６から樹脂被覆コード２８をコア３２の外周に向けて送り出す。

また、加熱装置５０の吹出し口５２から熱風Ｈを吹き出して、樹脂被覆コード２８の樹脂２６の内側面２６Ａを加熱し樹脂２６を溶融させながら、樹脂被覆コード２８の樹脂２６の内側面２６Ａをコア３２の外周に付着させる。このとき、樹脂２６に占める突起３０の体積が比較的小さく、突起３０の断面形状が先細りであるため、突起３０がいち早く溶融する。そして、樹脂被覆コード２８を押付ローラ６０でコア３２の外周に押し付ける。このとき、タイヤ軸方向に互いに隣り合う樹脂被覆コード２８の樹脂２６の側面２６Ｃ，２６Ｄも互いに接合される（図６）。樹脂２６の断面は平行四辺形であるため、長方形の場合よりも側面２６Ｃ，２６Ｄの接着面積が大きくなり、接合性が向上する。また、側面２６Ｃ，２６Ｄが押付力Ｆの方向に対して傾斜しており、側面２６Ｃ，２６Ｄの法線方向にも力が作用するため、側面２６Ｃ，２６Ｄの密着度が向上する。

その後、樹脂被覆コード２８の樹脂２６の溶融部分は、樹脂２６の外側面２８Ｂが冷却ローラ７０に接触し、樹脂被覆コード２８を介して冷却されることで固化する。これにより、互いに隣接する樹脂被覆コード２８同士が互いに溶着される。樹脂２６が固化した樹脂被覆コード２８をコア３２から取り外すことで、ベルト２０を得ることができる。図２に示されるように、タイヤ軸方向端部に位置する樹脂被覆コード２８の突起３０は、溶融するまで加熱されないため残存する。

なお、樹脂被覆コード２８を螺旋状に巻き付けるには、コード供給装置４０の口部４６の位置を、コア３２の回転に伴ってタイヤ軸方向に移動させたり、コア３２をタイヤ軸方向に移動させたりすればよい。また、コード供給装置４０のリール４２にブレーキを掛けたり、樹脂被覆コード２８の案内経路中にテンション調整用のローラ（図示せず）などを設けたりして樹脂被覆コード２８のテンションを調整してもよい。テンションを調整することで、樹脂被覆コード２８の蛇行配置を抑制することができる。

詳細は省略するが、このベルト２０を用いて、加硫工程によりタイヤ１０を製造することができる。

樹脂被覆コード２８を例えば３周ずつ３層巻き付けて接合することで、図９に示されるビードコア１１を製造することもできる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

タイヤ構成部材として、ベルト２０とビードコア１１を例示したが、タイヤ構成部材はこれらに限られず、樹脂被覆コード２８が螺旋状に巻かれ、樹脂２６同士が互いに接合してなるものであれば、他のタイヤ構成部材（補強層等）であってもよい。

１０…タイヤ、１１…ビードコア、１２…ビード部、１６…カーカスプライ（タイヤ骨格部材）、２０…ベルト（タイヤ構成部材）、２４…補強コード、２６…樹脂、２６Ｃ…側面、２６Ｄ…側面、２８…樹脂被覆コード、３０…突起

Claims

側面に突起が形成された樹脂で補強コードを被覆して構成された樹脂被覆コードが螺旋状に巻かれ、互いに隣接する一方の前記樹脂被覆コードの前記樹脂と他方の前記樹脂被覆コードの前記樹脂とが一体的に接合された環状のタイヤ構成部材を有しているタイヤ。
前記タイヤ構成部材は、タイヤ骨格部材の外周に配置されるベルトである請求項１に記載のタイヤ。
前記タイヤ構成部材は、ビード部に埋設されるビードコアである請求項１又は請求項２に記載のタイヤ。